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Ku-대역 50 W급 GaN HEMT 내부 정합 전력증폭기
Ku-Band 50-W GaN HEMT Internally-Matched Power Amplifier 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.30 no.1, 2019년, pp.8 - 11  

김세일 (충남대학교 전파정보통신공학과) ,  이민표 (충남대학교 전파정보통신공학과) ,  홍성준 (충남대학교 전파정보통신공학과) ,  임준수 (충남대학교 전파정보통신공학과) ,  김동욱 (충남대학교 전파정보통신공학과)

초록
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본 논문에서는 Wolfspeed사(社)의 CGHV1J070D GaN HEMT를 사용하여 Ku-대역에서 동작하는 50 W급 내부 정합 전력증폭기를 설계하고 제작하였다. 전력 트랜지스터를 구성하는 단위 트랜지스터 셀의 출력 신호 간 크기와 위상을 맞추기 위해 슬릿과 비대칭 T-junction을 입출력 정합회로에 사용하였다. 비유전율이 40과 9.8인 두 종류의 박막 기판을 사용하여 제작된 내부 정합 전력증폭기는 펄스 주기 $330{\mu}s$, 듀티 6 %의 펄스 모드 조건에서 전력 성능이 측정되었으며, 16.2~16.8 GHz에서 50~73 W의 포화 출력 전력과 35.4~46.4 %의 드레인 효율, 4.5~6.5 dB의 전력 이득을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a Ku-band 50-W internally-matched power amplifier is designed and fabricated using a CGHV1J070D GaN HEMT from Wolfspeed. To obtain the same magnitudes and phases for the output signals of the unit transistor cells, which constitute a power transistor, a slit pattern and an asymmetric ...

주제어

#GaN   #HEMT   #Power Amplifier   #Internally-Matched   #Ku-Band  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 Wolfspeed社의 CGHV1J070D를 사용하여 Ku-대역에서 동작하는 50 W급 내부 정합 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 전력 트랜지스터의 단위 트랜지스터 셀 간 출력 신호의 크기와 위상을 동일하게 유지하기 위해 슬릿과 비대칭 T-junction 구조를 입출력 정합 회로에 적용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SSPA에서 GaNHEMT가 각광받는 이유는 무엇인가? 최근의 레이다 시스템은 높은 출력을 내기 위해 고출력의 고체전자소자 전력증폭기(solid state power amplifier:SSPA)를 주로 사용하고 있다[1]. SSPA에 사용되는 여러 반도체 소자들 중에서 큰 항복 전압과 높은 전자 이동 속도, 그리고 우수한 열 전도도를 가지면서 초고주파 영역에서도 큰 출력 전력과 우수한 효율 특성을 가지는 GaNHEMT가 각광을 받고 있으며, 이를 이용한 고출력 전력증폭기 연구 또한 활발하게 진행되어 왔다[2],[3].
GaN HEMT 소자는 무엇인가? 본 논문에서 사용된 GaN HEMT 소자는 Wolfspeed社의 CGHV1J070D로 열 전도도가 높은 SiC 기판에 0.25 μm 공정으로 제작되었으며, 800μm×4,800μm의 크기, 18GHz까지의 동작 주파수, 트랜지스터 기준 70 W의 높은 포화 출력 전력을 갖는 소자로 Ku-대역에서 50 W 이상의 출력 전력을 얻기 위해 선정되었다. 그림 1은 칩의 실제 사진이며, 소자의 제원을 표 1에 나타내었다[4].
T-junction 구조를 입출력 정합회로에 적용한 이유는 무엇인가? 높은 출력을 내는 증폭기를 설계하기 위해선 전력 트랜지스터를 구성하는 각각의 단위 트랜지스터 셀들이 동일한 최적 임피던스를 부하로 가지도록 입출력 정합 회로를 설계하여야 한다. 따라서 단위 트랜지스터 셀의 출력신호가 동일한 크기와 위상을 가지도록 정합 회로를 설계하였다.
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참고문헌 (5)

  1. 이상홍, 김성일, 민병규, 임종원, 권용한, 남은수, "차세대 GaN 고주파 고출력 증폭기 기술 동향," 전자통신동향분석, 29(6), pp. 1-13, 2014년 12월. 10.1109/LMWC.2015.2451351 

  2. 10.1109/LMWC.2015.2451351 D. W. Kim, "An output matching technique for a GaN distributed power amplifier MMIC using tapered drain shunt capacitors," IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 25, no. 9, pp. 603-605, Sep. 2015. 

    상세보기 crossref

  3. 10.5515/KJKIEES.2018.29.4.290 강현석, 이익준, 배경태, 김세일, 김동욱, "S-대역 300 W급 GaN HEMT 고조파 튜닝 내부 정합 전력증폭기," 한국전자파학회논문집, 29(4), pp. 290-298, 2018년 4월. 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. Wolfspeed. "GaN HEMT CGHV1J070D," 2017. Available: http://www.wolfspeed.com. 

  5. 10.1109/MWSYM.2008.4633166 K. Mori, J. Nishihara, H. Utsumi, A. Inoue, and M. Miyazaki, "X-band 14 W high efficiency internally-matched HFET," in 2008 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, Atlanta, GA, Jun. 2008, pp. 315-318. 10.1109/MWSYM.2008.4633166 

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